BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Karet alam merupakan cairan getah dari tumbuhan Hevea brasiliensis
merupakan polimer alam dengan monomer isoprena. Karet alam memiliki ikatan ganda dalam konfigurasi cis yang memiliki sifat kelenturan atau elastisitas. Polimer karet alam terdiri dari 97 % polimer cis – 1,4 polyisoprene digunakan dalam industri karet (Berekaa et al, 2000; Fachry et al, 2012). Lateks karet alam terdiri atas partikel karet dan bahan bukan karet (non-rubber) yang terdispersi di dalam air. Lateks merupakan suatu larutan koloid dengan partikel karet dan bukan karet yang tersuspensi di dalam suatu media yang mengandung berbagai macam zat.
Penggunaan lateks karet alam di industri karet sangat berpotensi untuk dikembangkan tetapi industri karet tersebut justru selalu menghasilkan limbah. Limbah lateks karet alam diperoleh dari produk yang sudah cacat dan produk yang sudah digunakan. Limbah lateks karet alam dibuang menjadi bahan yang tidak berguna dan menyebabkan masalah lingkungan (Tandy et al, 2012). Limbah karet alam tidak akan hancur walaupun ditimbun dengan waktu yang lama, sehingga menyebabkan penumpukan limbah karet, pencemaran dan kerusakan untuk lingkungan hidup. Untuk mengurangi terjadinya penimbunan limbah karet alam maka dilakukan pengisi terhadap lateks karet alam. Pengisi yang digunakan umumnya
diambil dari bahan organik yang dapat terbiodegradasi dan tersedia melimpah juga dapat diperbaharui.
Pengisi yang digunakan pada lateks karet alam merupakan limbah kulit singkong. Kulit singkong merupakan limbah kupasan hasil pengolahan gaplek, tapioka, tape dan pangan yang berbahan dasar singkong. Potensi kulit singkong di Indonesia sangat melimpah. Untuk mengatasi pencemaran lingkungan pada limbah lateks karet alam dan limbah kulit singkong maka dilakukan ”biodegradasi vulkanisat produk lateks karet berpengisi tepung kulit singkong dengan penyerasi alkanolamida”. Biodegradasi merupakan proses penguraian molekul organik yang kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana oleh mikroorganisme.
Untuk menghasilkan produk lateks karet alam yang ramah lingkungan perlu mengkaji bahan pengisi yang dapat terbiodegradasi secara alami. Pada kajian ini digunakan pengisi dari limbah kulit singkong yang ramah lingkungan dan mengandung serat kasar 15,20 % di dalam campuran karet setelah karet itu sendiri yang dapat meningkatkan sifat fisik produk lateks karet alam. Limbah kulit singkong mempunyai sifat yang berbeda, untuk itu digunakan penyerasi alkanolamida; (Tampubolon et al, 2012); (Sitorus et al, 2013); (Surya et al, 2013); (Harahap et al, 2015); (Tambunan et al, 2015). Alkanolamida merupakan turunan dari asam lemak yang memiliki gugus hidroksil yang digunakan sebagai bahan pelunak pada pembuatan tekstil, pencegahan korosi dan sebagai bahan foam boosting dalam campuran bahan surfaktan yang berguna sebagai cairan pencuci piring dan pembuatan shampo. Oleh karena itu, alkanolamida memiliki potensi untuk digunakan
sebagai bahan penyerasi pada produk lateks karet alam seperti penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa penambahan alkanolamida hingga 5 bsk ke dalam lateks karet alam berpengisi kaolin akan menghasilkan vulkanisat dengan modulus tensil yang lebih tinggi, kerapatan sambung silang dan kekerasan. Apabila penambahan alkanolamida lebih lanjut akan menyebabkan kekuatan tarik dan kerapatan sambung silang menurun (Tampubolon et al, 2012); (Sitorus et al, 2013).
Lateks karet alam tanpa pengisi dan penyerasi alkanolamida mempunyai sifat mekanik yang lebih rendah dibandingkan dengan lateks karet alam yang sudah termodifikasi antara pengisi dan penyerasi alkanolamida (Tambunan et al, 2015). Untuk meningkatkan sifat mekanik dari lateks karet alam perlu mengkaji bahan pengisi ke dalam formulasi lateks karet alam, sehingga dapat memberikan nilai ketegangan tarik yang tinggi. Penambahan pengisi dan penyerasi alkanolamida di dalam lateks karet alam dapat menguatkan vulkanisat produk karet, sehingga kekuatan tarik (tensile strength), swelling index, pemanjangan saat putus (Elongation at Break),serta analisis Fourier Transform Infra-Red (FT-IR) dan Scanning Electron
Microscope (SEM) menjadi meningkat.
Berdasarkan uraian di atas, maka tepung kulit singkong sebagai salah satu pengisi yang ramah lingkungan. Penggunaan tepung kulit singkong berukuran 100 mesh sebagai pengisi yang dapat terbiodegradasi dan dapat meningkatkan sifat-sifat produk lateks karet alam dan diharapkan dapat meningkatkan interaksi antarfasa (interfacial adhesion) antara pengisi tepung kulit singkong dengan lateks karet alam yang termodifikasi dengan penyerasi alkanolamida.
Salah satu bahan yang digunakan dalam pencampuran produk lateks karet alam adalah bahan pengisi. Bahan organik yang digunakan sebagai pengisi pada penelitian sebelumnya seperti pengisi tapioka (Harahap et al, 2010); kulit pisang (Harahap et al, 2012); silika (Tampubolon et al, 2012); kaolin (Sitorus et al, 2012); tepung kulit singkong (Hamidah et al, 2015); bentonite clay(Tambunan et al, 2015).. Bahan pengisi yang ditambahkan pada lateks karet alam akan mempengaruhi keelastisan dan kekuatan produk lateks karet alam. Keelastisan dan kekuatan karet alam dapat ditingkatkan dengan cara menambahkan pengisi sebagai penguat (Surya et al, 2012). Adapun penelitian – penelitian lateks karet alam yang sudah dilakukan dapat dilihat dalam Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Ringkasan Penelitian – Penelitian Terdahulu
Judul Penelitian Peneliti Hasil
Pengaruh penambahan alkanolamida terhadap karakteristik pematangan dan kekerasan vulkanisat karet alam berpengisi silika
Tampubolon et al, 2012; Sitorus et al, 2013
Penambahan 5 bsk alkanolamida akan menyebabkan peningkatan perbedaan tork, modulus tensile, kekuatan tarik dan kerapatan sambung silang
Penambahan alkanolamida lebih lanjut akan menurunkan modulus tensil, kekuatan tarik dan kerapatan sambung silang
Pengaruh lateks kompon dan difusi kuratif pada sifat tarik film lateks alam
Harahap, 2006 Pembuatan film lateks karet alam
dengan metode dipping
Sifat kekuatan tarik film meningkat dengan bertambahnya suhu dan waktu perendaman.
Tabel 1.1 Ringkasan Penelitian Terdahulu (Lanjutan)
Judul Penelitian Peneliti Hasil
Pengaruh rasio sulfur/peroksida dalam sistem
vulkanisasi campuran terhadap sifat - sifat dinamik vulkanisasi karet alam (NR) dan campuran
polipropylena (PP)
Thitihammawong et al, 2012
Fraksi peroksida disebabkan sambung silang dari NR dan pemotongan rantai molekul PP
Perubahan fraksi disebabkan sifat reologi makroskopik, morfologi dan kristalisasi NR/PP TPVs
Sistem campuran vulkanisasi dinamika menggunakan sulfur untuk rasio peroksida 70/30 dengan sifat optimal TPV yang dihasilkan.
Busa Lateks Alam Roslim et al, 2012
Produk lateks karet alam yang dihasilkan memiliki alergenitas protein (Tipe I) dan sensitivitas kimia (Tipe IV
) yang sangat rendah.
Sifat fisik busa lateks karet alam menunjukkan bahwa busa memiliki struktur sel terbuka
.
Busa lateks karet alam dapat terdegradasi secara alami
Alalkawi et al, 2010
Sifat – sifat tensile dan kekakuan karet lateks tervulkanisasi pada suhu kamar
Meningkatnya jumlah karbon akan mempengaruhi sifat – sifat tensile dan kekakuan
Peningkatan suhu akan menurunkan sifat – sifat tensile dan kekakuan
Pengaruh temperatur pengeringan pada sifat mekanik produk lateks karet alam berpengisi kaolin dengan modifikasi alkanolamida
Harahap et al, 2013
Kaolin yang termodifikasi dengan alkanolamida menghasilkan dispersi pengisi
Alkanolamida terhubung dengan densitas sambung silang untuk meningkatkan sifat mekanik
Densitas sambung silang meningkat dengan meningkatkannya temperatur pengeringan produk lateks
Tabel 1.1 Ringkasan Penelitian Terdahulu (Lanjutan)
Judul penelitian Peneliti Hasil
Biodegradasi produk latex karet alam berpengisi organik tepung tapioka
2014
Sifat-sifat mekanik seperti kekuatan tarik, pemanjangan pada saat putus menurun bila pembebanan ditingkatkan.
Modulus meningkat dengan
peningkatan pembebanan dan menurun kembali apabila pembebanan pengisi ditingkatkan
Proses biodegradasi dalam tanah menyebabkan penurunan pada sifat-sifat sampel filem lateks karet alam
Berdasarkan penelitian - penelitian diatas, maka diuji pemanfaatan limbah kulit dalam singkong sebagai pengisi yang dapat terbiodegradasi. Penyerasi alkanolamida yang termodifikasi dengan pengisi dapat menekan biaya dan produk yang ramah lingkungan.
1.2 Perumusan Masalah
Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa sifat-sifat mekanik dari produk lateks karet alam dapat ditingkatkan jika fasa karet divulkanisasi dengan menggunakan bahan kuratif pada persenyawaan lateks karet alam dan dengan menambahkan komponen pengisi dan penyerasi alkanolamida dalam campuran lateks karet alam. Pemanfaatan tepung kulit singkong sebagai bahan pengisi atau penguat untuk meningkatkan sifat mekanik produk lateks karet alam perlu dilakukan. Maka penelitian ini akan dilihat bagaimana sifat mekanik produk lateks karet alam dengan penambahan pengisi tepung kulit singkong dan memvariasikan kadar tepung kulit singkong dan penyerasi alkanolamida sehingga dapat diketahui pengaruhnya terhadap
produk lateks karet alam. Sehingga dapat diketahui pada kadar berapa pengisi tepung kulit singkong menghasilkan produk lateks karet alam yang memiliki sifat mekanik suatu bahan karet vulkanisat seperti nilai kekuatan tarik (tensile strength), densitas sambung silang, pemanjangan saat putus (elongation at break),serta analisis Fourier
Transform Infra-Red (FT-IR) dan Scanning Electron Microscope (SEM) yang
dihasilkan serta produk lateks karet alam yang terbiodegradasi.
1.3 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui pengaruh suhu vulkanisasi terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong termodifikasi dengan penyerasi alkanolamida dengan adanya perbandingan lama suhu vulkanisasi.
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan tepung kulit singkong termodifikasi dengan penyerasi alkanolamida sebagai pengisi terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong termodifikasi terhadap penyerasi alkanolamida dengan adanya perbandingan jumlah tepung kulit singkong termodifikasi dengan penyerasi alkanolamida yang digunakan.
3. Untuk mengetahui pengaruh waktu biodegradasi vulkanisat produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong termodifikasi dengan penyerasi alkanolamida terhadap berat yang hilang produk lateks karet alam berpengisi
tepung kulit singkong termodifikasi dengan penyerasi alkanolamida yang terbiodegradasi.
1.4 Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Kimia Organik Departemen Kimia F-MIPA Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu:
High Ammonia Lateks dengan kandungan 60 % karet basah.
Tepung Kulit Singkong dengan ukuran 100 mesh
Alkanolamida yang disintesa dari bahan baku RBDPS (Refined Bleached
Deodorized Palm Stearin) yang diperoleh dari PT. Socfin Indonesia. Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : Tabel 1.2 Variabel - Variabel Yang Dilakukan Dalam Penelitian
No Variabel Yang Digunakan Keterangan
1 Suhu pra-vulkanisasi 70 °C
2 Waktu pra-vulkanisasi 10 menit
3 Ukuran partikel tepung kulit singkong 100 mesh
4 Kadar alkanolamida 2,5 %
5 Kadar Tepung Kulit Singkong 0 gram, 5 gram, 10 gram, 15 gram dan 20 gram
6 Suhu vulkanisasi 100 oC dan 120 o 7
C
Waktu vulkanisasi 20 menit
8 Penanaman dalam tanah dan
penggantungan di udara bebas
Tabel 1.3 Formulasi Lateks Karet Alam Terhadap Persenyawaan
Bahan Berat basah (gr)
High Ammonia Lateks 166,67
Larutan Sulfur 50 % 3
Larutan ZDEC 50 % 3
Larutan ZnO 30 % 0,83
Larutan Antioksidan 50 % 2
Larutan KOH 10 % 3
Pengisi (tepung kulit singkong) 0, 5, 10, 15 dan 20
Tabel 1.4 Komposisi Sistem Dispersi Alkanolamida Dan Tepung Kulit Singkong
Bahan Persentase (Gram)
Tepung Kulit Singkong 0 5 10 15 20
Alkanolamida 0 2,5 2,5 2,5 2,5
Air 100 92,5 87,5 82,5 77,5
Analisis pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Analisis kekuatan tarik (tensile strength) dengan ASTM D 412.
2. Analisis swelling index untuk mendapatkan kerapatan sambung silang (crosslink density) dengan ASTM D471.
3. Analisis pemanjangan putus (Elongation at Break)
4. Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) di Laboratorium Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Fisika Universitas Negeri Medan.
5. Analisis Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FT-IR) di Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara dan Kimia Organik Universitas Gajah Madah.
6. Biodegradasi vulkanisat produk lateks karet alam yang termodifikasi di tanam dalam tanah dengan pemupukan, tanpa pemupukan dan dengan penggantungan di udara bebas.
1.5 Manfaat Penelitian.
1. Memberikan informasi mengenai pengaruh tepung kulit singkong yang dimodifikasi dengan penyerasi alkanolamida sebagai pengisi terhadap persenyawaan lateks karet alam sehingga menghasilkan sifat – sifat produk lateks karet alam.
2. Memberikan nilai tambah dari pemanfaatan limbah kulit singkong sebagai pengisi yang ramah lingkungan dan yang dapat terbiodegradasi.
